Coolmax/棉混紡織物的吸濕速干性分析

孫浪濤， 李建華， 何小玲， 羅雨娟

(泉州師范學(xué)院 紡織與服裝學(xué)院， 福建 泉州 362000)

當(dāng)人們?cè)谘谉岬南募具M(jìn)行戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)，身體會(huì)排出大量汗液，使得衣服緊貼身體，令人產(chǎn)生悶熱感和黏膩感，因此，夏季戶外服裝面料通常要求具備較好的吸濕排汗性能，能及時(shí)將皮膚表面的汗液傳遞至服裝外側(cè)并快速蒸發(fā)，使皮膚保持干爽狀態(tài)[1]。目前，已有學(xué)者對(duì)吸濕速干織物開展了研究。彭志忠[2]采用吸濕快干整理劑對(duì)錦氨針織物進(jìn)行吸濕速干整理。王韌等[3]從羊毛纖維鱗片結(jié)構(gòu)、吸濕排汗纖維含量、親水整理及紡紗方式等方面探討了提高毛精紡面料吸濕速干性能的方法。陳永邦等[4]采用有機(jī)硅季銨鹽抗菌整理劑對(duì)滌綸針織物進(jìn)行抗菌整理，同時(shí)采用親水整理劑進(jìn)行復(fù)配，以改善織物的導(dǎo)濕排汗性能。陳曉艷等[5]對(duì)三層針織物分別采用內(nèi)層部分區(qū)域拒水和外層親水的后整理工藝，制備了梯級(jí)導(dǎo)濕三層針織面料。這些研究多是利用紡織材料改性技術(shù)、織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及后整理技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)織物的吸濕速干性能，對(duì)織物的吸濕速干性進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)的研究較少。Coolmax纖維是由美國杜邦公司生產(chǎn)的一種截面為四溝槽型的聚酯纖維[6]，本文選擇Coolmax與棉不同混紡比的紗線，進(jìn)行不同織物組織設(shè)計(jì)，并試織了9種試樣，來研究織物的吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度、蒸發(fā)速率和透濕量的變化規(guī)律，并采用模糊物元綜合評(píng)價(jià)法分析織物的吸濕速干性能，為吸濕速干織物的研發(fā)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣準(zhǔn)備

本文所選紗線為28 tex的Coolmax與棉的混紡紗(Coolmax與棉混紡比為80/20、50/50及20/80)，織物組織為平紋組織、2/1斜紋組織和四枚破斜紋組織(圖1)。在SGA598型全自動(dòng)劍桿織樣機(jī)(江陰市通源紡機(jī)有限公司生產(chǎn))上進(jìn)行試織，并經(jīng)煮練、水洗、定型整理得到9種試樣。織物規(guī)格參數(shù)如表1所示。

(a) 平紋 (b) 2/1斜紋 (c)四枚破斜紋圖1 織物組織圖Fig. 1 Fabric weave

表1 織物規(guī)格參數(shù)Tab. 1 Parameters of fabric specifications

1.2 測(cè)試方法

1.2.1 吸水率測(cè)試

按照GB/T 21655.1-2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》[7]，采用梅特勒-托利多儀器有限公司生產(chǎn)的AG245型電子天平進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為10 cm×10 cm，每種試樣測(cè)試5塊，取平均值。

1.2.2 滴水?dāng)U散時(shí)間測(cè)試

按照GB/T 21655.1-2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》[7]進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為10 cm×10 cm，每種試樣測(cè)試5塊，取平均值，精度精確至0.1 s。

1.2.3 芯吸高度測(cè)試

按照FZ/T 01071-2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試方法》[8]，采用溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠生產(chǎn)的YG(B)871型毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為25 cm×3 cm，每種試樣經(jīng)緯向各測(cè)試3塊，取平均值。

1.2.4 蒸發(fā)速率測(cè)試

按照GB/T 21655.1-2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》[7]，采用泉州市美邦儀器有限公司生產(chǎn)的MB290A型水分蒸發(fā)速率試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為10 cm×10 cm，每種試樣測(cè)試5塊，取平均值。

1.2.5 透濕量測(cè)試

按照GB/T 12704.1-2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1部分：吸濕法》[9]，采用泉州市美邦儀器有限公司生產(chǎn)的YG216G型織物透濕量?jī)x進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為8 cm×8 cm，每種試樣測(cè)試5塊，取平均值。

2 結(jié)果與分析

采用吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間和芯吸高度3項(xiàng)指標(biāo)來表征織物對(duì)汗液的吸附能力，即織物的吸濕性；采用水分蒸發(fā)速率和透濕量2項(xiàng)指標(biāo)來表征織物對(duì)汗液的蒸發(fā)能力，即織物的速干性[10]。根據(jù)GB/T 21655.1-2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》中對(duì)機(jī)織類吸濕速干性產(chǎn)品的技術(shù)要求，吸水率應(yīng)大于等于100%，滴水?dāng)U散時(shí)間應(yīng)小于等于5 s，芯吸高度應(yīng)大于等于90 mm，蒸發(fā)速率應(yīng)大于等于0.18 g/h，透濕量應(yīng)大于等于8 000 g/(m2·24 h)[7]?？椢镂鼭袼俑尚詼y(cè)試結(jié)果如表2所示。由表2可知，除試樣3、試樣6及試樣9外,其他試樣均符合吸濕速干機(jī)織產(chǎn)品的技術(shù)要求。

表2 織物吸濕速干性測(cè)試結(jié)果Tab. 2 Test results of moisture absorption and quick drying of fabrics

2.1 織物吸水率分析

織物吸水率反映織物對(duì)液態(tài)水的吸收能力，是表征服用面料舒適性的一個(gè)重要指標(biāo)，吸水率越高，織物吸收液態(tài)水的能力越好[11]。根據(jù)織物吸濕速干性能技術(shù)要求，織物吸水率應(yīng)大于等于100%，結(jié)合表2中織物吸水率測(cè)試結(jié)果可知，除試樣3外其他試樣均達(dá)到要求。由表2還可以看出，當(dāng)織物組織相同時(shí)，隨著Coolmax纖維含量的增加，織物吸水率提高。這是因?yàn)椋珻oolmax纖維表面的微細(xì)溝槽結(jié)構(gòu)為水分的遷移提供通道，使得水分容易進(jìn)入纖維間，從而使纖維具有優(yōu)異的吸水性能，而棉纖維雖然也具備較好的吸水能力，但吸水后會(huì)發(fā)生溶脹，阻礙了其對(duì)水分的進(jìn)一步吸收。當(dāng)紗線原料相同時(shí)，不同織物組織試樣吸水率大小排序?yàn)樗拿镀菩奔y>2/1斜紋>平紋。這是因?yàn)椋椢锝M織平均浮長越長，水分進(jìn)入紗線時(shí)遇到的阻力相對(duì)越少，織物吸水率越高[12]。

2.2 織物滴水?dāng)U散時(shí)間分析

織物滴水?dāng)U散時(shí)間指的是液態(tài)水完全擴(kuò)散并滲透至織物內(nèi)部所需要的時(shí)間，是表征織物吸水能力及導(dǎo)濕能力的一項(xiàng)指標(biāo)，滴水?dāng)U散時(shí)間越短，織物吸水能力和導(dǎo)濕能力也就越強(qiáng)[13]。根據(jù)吸濕速干性能技術(shù)要求，織物滴水?dāng)U散時(shí)間應(yīng)小于等于5 s，結(jié)合表2中織物滴水?dāng)U散時(shí)間測(cè)試結(jié)果可知，除試樣3、試樣6及試樣9外其他試樣均達(dá)到要求。由表2還可以看出，當(dāng)織物組織相同時(shí)，隨著Coolmax纖維含量的減少，織物滴水?dāng)U散時(shí)間增加。這是因?yàn)?，Coolmax纖維表面的微細(xì)溝槽結(jié)構(gòu)更利于水分的傳遞。當(dāng)紗線原料相同時(shí)，不同織物組織試樣的滴水?dāng)U散時(shí)間大小排序?yàn)槠郊y>2/1斜紋>四枚破斜紋。這是因?yàn)椋椢锝M織平均浮長越長，經(jīng)緯紗交錯(cuò)次數(shù)越少，織物結(jié)構(gòu)越疏松，越有利于水分的擴(kuò)散，滴水?dāng)U散時(shí)間就越短。

2.3 織物芯吸高度分析

在一定時(shí)間內(nèi)，水通過毛細(xì)管作用沿紡織材料上升的高度稱為芯吸高度，用來衡量織物的導(dǎo)濕性能，織物芯吸高度越高，導(dǎo)濕性能越好[14]。根據(jù)吸濕速干性能技術(shù)要求，織物芯吸高度應(yīng)大于等于90 mm，結(jié)合表2中織物芯吸高度測(cè)試結(jié)果可知，所有試樣的芯吸高度均符合要求。由表2還可以看出，當(dāng)織物組織相同時(shí)，Coolmax與棉混紡比為50/50時(shí)織物的芯吸高度最大，混紡比為80/20時(shí)次之，混紡比為20/80時(shí)最小。這是因?yàn)?，棉纖維吸水后溶脹，截面由腰圓形變?yōu)閳A形，故其具有較強(qiáng)的保水能力，而Coolmax纖維表面的溝槽結(jié)構(gòu)使其具有良好的水分傳遞能力，因此，當(dāng)Coolmax纖維與棉纖維在一定比例下混紡時(shí)，可以促使水分通過毛細(xì)管作用沿紡織面料上升，織物芯吸高度增加。當(dāng)紗線原料相同時(shí)，不同織物組織試樣的芯吸高度大小排序?yàn)樗拿镀菩奔y>2/1斜紋>平紋。這是因?yàn)椋椢锝M織平均浮長越長，織物結(jié)構(gòu)越松散，水分傳遞時(shí)受到的阻力越小，芯吸高度越高。

2.4 織物蒸發(fā)速率分析

蒸發(fā)速率是用來評(píng)價(jià)紡織材料快干性能的一項(xiàng)指標(biāo)，蒸發(fā)速率越快，紡織材料快干性能越好。根據(jù)吸濕速干性能技術(shù)要求，織物蒸發(fā)速率應(yīng)大于等于0.18 g/h，結(jié)合表2中織物蒸發(fā)速率測(cè)試結(jié)果可知，所有試樣的蒸發(fā)速率均符合要求。由表2還可以看出，當(dāng)織物組織相同時(shí)，隨著Coolmax纖維含量的增加，織物蒸發(fā)速率提高。這是因?yàn)?，Coolmax纖維比棉纖維的水分傳遞能力強(qiáng)，且保水率低，故織物蒸發(fā)速率較快。當(dāng)紗線原料相同時(shí)，不同織物組織試樣的蒸發(fā)速率大小排序?yàn)樗拿镀菩奔y>2/1斜紋>平紋。這是因?yàn)?，織物組織平均浮長越長，紗線間的空隙越大，織物結(jié)構(gòu)越松散，水分蒸發(fā)時(shí)阻力越小。

2.5 織物透濕量分析

透濕量是衡量織物透濕性能的一項(xiàng)指標(biāo)，透濕量越高，織物透濕性越好，人體產(chǎn)生的潛汗可以及時(shí)排出服裝，使人不會(huì)產(chǎn)生悶熱感。根據(jù)吸濕速干性能技術(shù)要求，織物透濕量應(yīng)大于等于8 000 g/(m2·24 h)，結(jié)合表2中織物透濕量測(cè)試結(jié)果可知，所有試樣的透濕量均符合要求。當(dāng)織物組織相同時(shí)，隨著Coolmax纖維含量的增加，試樣透濕量增大。這是因?yàn)?，Coolmax纖維吸濕能力低，溶脹小，且表面特殊的溝槽結(jié)構(gòu)有利于水蒸氣透過。當(dāng)紗線原料相同時(shí)，除Coolmax與棉混紡比為20/80外，不同織物組織試樣的透濕量大小排序?yàn)樗拿镀菩奔y>2/1斜紋>平紋。這是因?yàn)?，織物組織平均浮長越長，經(jīng)緯紗交錯(cuò)次數(shù)越少，紗線間的空隙越大，越有利于水分通過織物。

3 織物吸濕速干性綜合分析

為了探究Coolmax與棉混紡織物的吸濕速干性能，采用模糊物元綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析。選定指標(biāo)為吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、緯向芯吸高度、蒸發(fā)速率、透濕量，各評(píng)價(jià)指標(biāo)的從優(yōu)隸屬度采用公式(1)和公式(2)進(jìn)行計(jì)算。分析發(fā)現(xiàn)，織物吸水率、緯向芯吸高度、蒸發(fā)速率、透濕量為正向指標(biāo)，故采用公式(1)計(jì)算；而織物滴水?dāng)U散時(shí)間為逆向指標(biāo)，故采用公式(2)計(jì)算。

(1)

(2)

式中：rij為從優(yōu)隸屬度；Xmax、Xmin分別為各評(píng)價(jià)指標(biāo)中的最大值、最小值；Xij為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中的第j組試樣的測(cè)試數(shù)據(jù)；i表示第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)；j表示第j組試樣。

采用變異系數(shù)客觀賦值法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表3所示。

表3 各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值Tab. 3 Weights value of various properties

選取各項(xiàng)指標(biāo)中的最大值來構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)模糊物元，計(jì)算歐式貼近度值，評(píng)價(jià)樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的差異，歐式貼近度值越大，樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的差異越小,織物的吸濕速干性越強(qiáng)。計(jì)算結(jié)果如表4所示。

由表4可知，隨著Coolmax纖維含量的增加，試樣的吸濕速干綜合性能增強(qiáng)；當(dāng)混紡紗中Coolmax纖維含量相同時(shí)，平均浮長越長，試樣的吸濕速干綜合性能越好。綜合分析，試樣7的吸濕速干綜合性能最佳。

表4 試樣的歐式貼近度值Tab. 4 European closeness value of the sample

4 結(jié)語

吸濕速干性織物可以提高服裝的功能性及穿著舒適性，適于制作夏季運(yùn)動(dòng)休閑服裝。本文制備了9種Coolmax與棉的混紡機(jī)織物，并對(duì)其吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度、蒸發(fā)速率和透濕量進(jìn)行了分析。研究表明：織物的吸濕速干性與混紡紗中Coolmax纖維含量及組織平均浮長關(guān)系密切。隨著Coolmax纖維含量及織物組織平均浮長的增加，織物的吸濕速干性能提升。但文章僅評(píng)價(jià)了織物的吸濕速干性能，對(duì)織物的力學(xué)性能、外觀保持性、風(fēng)格特征、生產(chǎn)加工及織造成本等問題并未討論，后續(xù)可以對(duì)此做進(jìn)一步研究。